Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ ХИМИИ ГАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ОДНОСТАДИЙНОМ СИНТЕЗЕ ПЕНОСТЕКЛА ИЗ КАРБОНАТА И СУЛЬФАТА НАТРИЯ'

ОСОБЕННОСТИ ХИМИИ ГАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ОДНОСТАДИЙНОМ СИНТЕЗЕ ПЕНОСТЕКЛА ИЗ КАРБОНАТА И СУЛЬФАТА НАТРИЯ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
95
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Строительные материалы
ВАК
RSCI
Область наук
Ключевые слова
ПЕНОСТЕКЛО / FOAMED GLASS / ХИМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ГАЗООБРАЗОВАНИЯ / CHEMICAL MECHANISM OF GAS FORMATION / СИНХРОННЫЙ ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ / SYNCHRONOUS THERMAL ANALYSIS

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Кетов А.А., Корзанов В.С., Красновских М.П.

Рассмотрены вопросы газообразования при одностадийном синтезе силикатного пеностекла из традиционных для стекловарения соединений натрия - карбоната и сульфата. Методом синхронного термического анализа, совмещенного с масс-спектроскопией, выявлены отличия при силикатообразовании в окислительной и инертной атмосферах. Предполагается, что силикатообразование из сульфата натрия происходит через промежуточное образование сульфита. Установлено, что одностадийное получение пеностекла из сульфата натрия и оксида кремния невозможно по причине протекания реакций силикатообразования при высокой температуре, при которых расплав силиката имеет низкую вязкость и образующиеся газы легко покидают синтезируемое стекло. Определено, что газообразование при синтезе силикатного стекла из карбоната натрия и аморфного оксида кремния может быть использовано для одностадийного вспенивания композиции и получения пеностекла. Показано, что использование аморфного оксида кремния взамен кристаллического приводит к существенному снижению температур силикатообразования и открывает возможность одностадийной технологии пеностекла. Выявлен механизм газообразования для прямого синтеза газонаполненных ячеистых силикатов типа пеностекла из аморфного оксида кремния и карбоната натрия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Кетов А.А., Корзанов В.С., Красновских М.П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Peculiarities of Gas Formation in One-Stage Synthesisof Foamed Glass Using Sodium Carbonate and Sodium Sulfate

Issues of the gas generation in the one-stage synthesis of silicate foam glass from the traditional glass compounds using sodium carbonate and sodium sulfate are discussed in the article.The differences in silicate formation in oxidative and inert atmospheres were revealed by the method of synchronous thermal analysis combined with mass spectroscopy. The formationof silica from sodium sulfate occurs through the intermediate formation of sulfite is assumed. It is established that the single-stage production of foamed glass from sodium sulfateand silicon oxide is impossible due to the proceeding of silica formation reactions at high temperatures, at which the melt of silicate has a low viscosity, and the gases formed easilyleave the formed glass. It is determined that gas generation in the synthesis of silicate glass from sodium carbonate and amorphous silicon oxide can be used for one-stage foaming ofthe composition and foamed glass preparation. The use of amorphous silicon oxide instead of crystalline one leads to a significant decrease in the temperatures of silica formation andopens up the possibility of one-stage foamed glass technology. The mechanism of gas formation for the direct synthesis of gas-filled cellular silicates, such as foamed glass, fromamorphous silica and sodium carbonate is revealed

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ ХИМИИ ГАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ОДНОСТАДИЙНОМ СИНТЕЗЕ ПЕНОСТЕКЛА ИЗ КАРБОНАТА И СУЛЬФАТА НАТРИЯ»

УДК 666.89.3

1 2 А.А. КЕТОВ , д-р техн. наук (alexander_ketov@mail.ru); В.С. КОРЗАНОВ , канд. хим. наук (kor494@yandex.ru),

М.П. КРАСНОВСКИХ2, магистр (krasnovskih@yandex.ru)

1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29)

2 Пермский государственный национальный исследовательский университет (614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15)

Особенности химии газообразования при одностадийном синтезе пеностекла из карбоната и сульфата натрия

Рассмотрены вопросы газообразования при одностадийном синтезе силикатного пеностекла из традиционных для стекловарения соединений натрия - карбоната и сульфата. Методом синхронного термического анализа, совмещенного с масс-спектроскопией, выявлены отличия при силикатообразовании в окислительной и инертной атмосферах. Предполагается, что силикатообразование из сульфата натрия происходит через промежуточное образование сульфита. Установлено, что одностадийное получение пеностекла из сульфата натрия и оксида кремния невозможно по причине протекания реакций силикатообразования при высокой температуре, при которых расплав силиката имеет низкую вязкость и образующиеся газы легко покидают синтезируемое стекло. Определено, что газообразование при синтезе силикатного стекла из карбоната натрия и аморфного оксида кремния может быть использовано для одностадийного вспенивания композиции и получения пеностекла. Показано, что использование аморфного оксида кремния взамен кристаллического приводит к существенному снижению температур силикатообразования и открывает возможность одностадийной технологии пеностекла. Выявлен механизм газообразования для прямого синтеза газонаполненных ячеистых силикатов типа пеностекла из аморфного оксида кремния и карбоната натрия.

Ключевые слова: пеностекло, химический механизм газообразования, синхронный термический анализ.

Для цитирования: Кетов А.А., Корзанов В.С., Красновских М.П. Особенности химии газообразования при одностадийном синтезе пеностекла из карбоната и сульфата натрия // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 27-31.

A.A. KETOV1, Doctor of Sciences (Engineering) (alexander_ketov@mail.ru);

V.S. KORZANOV2, Candidate of Sciences (Chemistry) (kor494@yandex.ru), M.P. KRASNOVSKIKH2, Master (krasnovskih@yandex.ru)

1 Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky Prospect, Perm, 614990, Russian Federation)

2 Perm State National Research University (15, Bukireva Street, Perm, 614990, Russian Federation)

Peculiarities of Gas Formation in One-Stage Synthesis of Foamed Glass Using Sodium Carbonate and Sodium Sulfate

Issues of the gas generation in the one-stage synthesis of silicate foam glass from the traditional glass compounds using sodium carbonate and sodium sulfate are discussed in the article. The differences in silicate formation in oxidative and inert atmospheres were revealed by the method of synchronous thermal analysis combined with mass spectroscopy. The formation of silica from sodium sulfate occurs through the intermediate formation of sulfite is assumed. It is established that the single-stage production of foamed glass from sodium sulfate and silicon oxide is impossible due to the proceeding of silica formation reactions at high temperatures, at which the melt of silicate has a low viscosity, and the gases formed easily leave the formed glass. It is determined that gas generation in the synthesis of silicate glass from sodium carbonate and amorphous silicon oxide can be used for one-stage foaming of the composition and foamed glass preparation. The use of amorphous silicon oxide instead of crystalline one leads to a significant decrease in the temperatures of silica formation and opens up the possibility of one-stage foamed glass technology. The mechanism of gas formation for the direct synthesis of gas-filled cellular silicates, such as foamed glass, from amorphous silica and sodium carbonate is revealed

Keywords: foamed glass, chemical mechanism of gas formation, synchronous thermal analysis.

For citation: Ketov A.A., Korzanov V.S., Krasnovskikh M.P. Peculiarities of gas formation in one-stage synthesis of foamed glass using sodium carbonate and sodium sulfate. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 5, pp. 27-31. (In Russian).

В основе синтеза силикатного стекла с древних времен лежит реакция сплавления кварцевого песка с карбонатом или сульфатом натрия и карбонатом кальция [1].

Процесс получения стекла, по сути, является синтезом смешанных силикатов, преимущественно натрия и кальция [2, 3], и может быть описан уравнениями:

$Ю2+№2С0З^№2$ЮЗ+С02;

$Ю2+СаС0з^Са$Юз+С02.

При использовании в качестве сырья сульфата натрия возникает сложность в том, что даже при высокой температуре реакция кремнезема с сульфатом идет очень медленно. Но в присутствии углерода или других восстановителей разложение сульфата и взаимодействие с оксидом кремния значительно ускоряется и описывается суммарным уравнением:

2$Ю2+2№2$04+С^2№2$Ю3+С02+2$02.

Процесс силикатообразования сложно контролировать по нескольким причинам. Во-первых, силикаты в реальности являются смесью полимерных соединений —

полисиликатов [4], поэтому представленные выше уравнения реакций являются весьма условными и в процессе образуется смесь полисиликатов. В результате состав стекла нельзя рассчитать по правилам стехиометрии. Во-вторых, полученное стекло по определению является рентгеноаморфным, а при отсутствующем в веществе ближнем порядке структурных элементов трудно предсказывать свойства материала. И наконец, в своем составе традиционные силикатные стекла содержат многочисленные примеси. Причем если концентрацию оксидов металлов, например магния, алюминия, железа и других, еще можно прогнозировать исходя из состава исходной шихты и предполагая невысокую летучесть оксидов металлов при высоких температурах, то концентрация неметаллических оксидов, например оксида серы (IV) или оксида бора, изменяется в процессе варки и зависит от условий синтеза стекла [5].

Тем не менее именно на восстановлении серы (VI) в стекле основана реакция газообразования при синтезе пеностекла. По Б.К. Демидовичу [6] процесс описывается следующим образом:

Na2SO4+2C+SiO2+H2O=

Na2SiO3+2CO2+H2S.

lj научно-технический и производственный журнал

Ы- ® май 2018 27

Аналогично считает и автор [7]. В основе этого способа лежит реакция, согласно которой определенный компонент стекла восстанавливается пенообразователем с образованием газов, т. е. восстанавливаемым компонентом стекла обычно бывает сера (VI), находящаяся в стекле, а восстанавливающим — углерод или содержащее его органическое вещество, добавляемое к порошку стекла. Схему можно представить таким образом:

Стекло $03+2С^стекло S2-+CO+CO2.

Очевидно, что концентрация серы (VI) в стекле является переменной и варьируется в широких пределах для различных видов стекол [8]. Поэтому использовать в основе химического процесса сырье с нестабильной концентрацией ключевого компонента представляется нецелесообразным. В качестве альтернативы вышеупомянутой реакции газообразования предлагается применять термодеструкцию различных соединений. Не вызывает сомнения, что термическое разложение индивидуальных соединений для решения вопроса газообразования в заданном температурном интервале является более перспективным, чем использование нестабильного содержания серы (IV) в стекле. Например, термическое разложение карбоната кальция для этих целей

ТГ, %

ДСК, мВт/мг 4

100

98

96

94

92-

90

88

86

84

82

200

400

600

800

Температура, оС

1000

1200

Рис. 1. Результаты синхронного термического анализа смеси а-кварца с сульфатом натрия и углеродом в атмосфере аргона (Ar) и в воздушной атмосфере (Air)

ТГ, %

100 98 96 94 92 90 88 86 84 82

h riir*-R4 {A') I У 4 ,1

miZF«(W , \ 41 x ; ¡1

\TOfc \ 1 HV^ ^

200

400

600

1000

1200

1400

800

Температура, оС

Рис. 2. Зависимость масс-спектральных ионных токов m/z=18 (вода), m/z=44 (углекислый газ) и m/z=64 (сернистый газ) от температуры в атмосфере аргона (Ar) и в воздушной атмосфере (Air) при синхронном термическом анализе смеси а-кварца с сульфатом натрия и с углеродом

описано еще Б.К. Демидовичем, но и поныне карбонат кальция считается эффективным газообразователем [9], включая такие необычные формы этого соединения, как яичная скорлупа [10].

Возможно применение и двухкомпонентных смесей. Обычно используют смесь оксида металла, как окислителя с углеродом, как восстановителем. Например, смесь углерода и оксида железа (III) обеспечивает стабильное газообразование в требуемом интервале температуры [11] или смесь углерода с оксидом марганца Mn3O4 [12].

Тем не менее с точки зрения химического материаловедения классический процесс получения газонаполненного стекла выглядит нелогично. Сначала газообразные вещества удаляются из силикатного расплава, а в дальнейшем полученный и охлажденный силикат диспергируется до микронных размеров, чтобы в него добавить посторонние газообразователи и, снова нагревая силикат до термопластичного состояния, вызвать газообразование и вспенивание композиции. Можно предположить, что процессы синтеза силикатного стекла и вспенивание композиции выделяющимися газами могут быть объединены. На практике такое решение описано для прямого синтеза пеностекла из аморфного оксида кремния и гидроксида натрия [13—15]. Можно предположить, что одновременный синтез силиката и вспенивание композиции выделяющимися газами возможны и для традиционных в стекловарении реакций синтеза силиката из карбонатов и сульфатов. Поэтому задачей данной работы было исследование процессов газообразования при взаимодействии оксида кремния с карбонатом натрия и сульфатом натрия с целью прямого синтеза пеностекла.

В ходе настоящего исследования проведен анализ смесей из сульфатов и карбонатов с аморфным и кристаллическим диоксидом кремния с помощью прибора синхронного термического анализа STA 449 F1 производства фирмы NETZSCH (Германия), позволяющего делать термическое исследование образца с одновременной регистрацией термогравиметрических и калориметрических характеристик. Анализ газовых продуктов проводили на масс-спектрометре QMS 303 CF Aeolos (Германия). Обработку полученных результатов осуществляли на соответствующем приборам программном обеспечении.

Смесь а-кварца с сульфатом натрия и углеродом нагревали со скоростью 20 K/мин до 1450оС в атмосфере аргона и в воздушной атмосфере. Полученные кривые ТГ и ДСК представлены на рис. 1.

Кривые ТГ имеют ступенчатый характер. Первая ступень понижения массы образца, снятого в инертной атмосфере, зафиксированная на кривой ТГ с соответствующими эндотермическими пиками на кривой ДСК, происходит в температурном интервале 100—400оС, что соответствует удалению из смеси адсорбционно связанной и гидратной воды. Это подтверждается широкими пиками на кривой ионного тока с m/z=18 (вода) на рис. 2.

Следующая ступень потери массы при нагреве в атмосфере аргона с мак-

1400

Ионный ток .10-10, А

m/z=18

m/z=44 m/z=64

9 1,4

1,2

0,8

0,6

0,4

0,2

0

научно-технический и производственный журнал '&J'fJCJi,J'J'iJJiij-lijJi Ii май 2018 ЙЛШ?ШШГ

симумом скорости разложения сопровождается эндотермическим пиком на кривой ДСК при 882оС. Очевидно, что в этот момент происходит плавление сульфата натрия, который в свою очередь в расплавленном состоянии активно восстанавливается углеродом до сульфита натрия, взаимодействующего с оксидом кремния с образованием силиката натрия и с выделением оксида серы (IV) согласно реакций:

2Na2SO4+C-Na2SO3+SiO2-

►Na2SO3+CO2; -+Na2SiO3+SO2.

ТГ, %

Предполагаемую схему процесса термолиза в инертной атмосфере подтверждают данные совмещенной масс-спектроскопии. Ионный ток соединения с т/г=44, отнесенного к оксиду углерода (IV), и ионный ток соединения с т/г=64, отнесенного к оксиду серы (IV), совпадают и показывают максимум при 883оС, что возможно только при вышеописанном механизме образования силиката.

Несколько иначе происходит термолиз исходной смеси в воздушной атмосфере. Первое значительное понижение массы происходит в диапазоне температуры 100—600оС и объединяет два последовательных процесса. Первоначально, как и при термолизе в инертной атмосфере, происходит удаление из смеси адсорбционно связанной и гидратной воды, это подтверждается эндотермическими пиками на кривой ДСК (рис. 1) и широкими пиками на кривой ионного тока с т/г=18 (вода) (рис. 2). Затем происходит окисление имеющегося в системе углерода кислородом воздуха, что сопровождается экзотермическим эффектом, зафиксированным на кривой ДСК с максимумом при 514оС. Окисление углерода кислородом воздуха до углекислого газа подтверждается также данными масс-спектроскопии. На кривой ионного тока, отнесенного к углекислому газу (т/г=44), фиксируется два пика: один высокой интенсивности с максимумом при 527оС и второй небольшой пик при 704оС.

Далее наблюдается малоинтенсивный эндотермический пик на кривой ДСК при 878оС, соответствующий плавлению сульфата натрия. Поскольку весь углерод, находящийся в образце, окислился ранее, восстановления сульфата натрия и образования оксида серы (IV) при данной температуре не происходит. Оксид серы масс-спектроскопически фиксируется только после 1200оС, что подтверждается пиками на кривой ионного тока с т/г=64. Очевидно, в окислительной атмосфере расплав сульфата натрия достаточно устойчив к присутствию а-кварца до температуры традиционного стекловарения и образования силиката и выделением оксида серы (IV) не происходит.

Поэтому можно заключить, что одностадийное получение пеностекла из сульфата натрия и кристаллического оксида кремния невозможно по причине протекания реакций силикатообразова-ния при высокой температуре, при которой расплав силиката имеет низкую вязкость и образующиеся газы легко его покидают. В общем же случае для процесса силикатообразования можно

100

98

96

94

92

90

88

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

предположить, что образование силиката из а-кварца и сульфата натрия в присутствии угля протекает через стадию предварительного восстановления углеродом расплавленного сульфата натрия до сульфита.

Для другого традиционного компонента стекольной шихты — карбоната натрия процесс силикатообразования выглядит существенно иначе. Кривые ТГ, ДТГ и ДСК и ионных токов для смеси кристаллического диоксида кремния с карбонатом натрия при нагревании со скоростью 20 К/мин до 1100оС в воздушной атмосфере представлены на рис. 3.

Кривая ТГ имеет ступенчатый характер. Первая ступень, зафиксированная на кривой ТГ с соответствующим эндотермическим пиком на кривой ДСК с максимумом потери массы при 100оС, соответствует удалению из смеси адсорбционно связанной и гидратной воды, это подтверждается пиком на кривой ионного тока с тД=18 (вода).

Следующая ступень потери массы (1,73%) с максимумом скорости при 744оС сопровождается слабовыражен-ным эндотермическим эффектом и может быть соотнесена с выделением оксида углерода (IV), что подтверждается пиком на кривой ионного тока с тД=44. Это обстоятельство может быть использовано для вспенивания композиции при температуре, когда материал уже находится в пи-ропластичном состоянии, т. е. при 650—780оС. Однако именно образования пиропластичного силиката, вероятно, не происходит, потому что при 852оС отчетливо на-

ДСК, Ионный Ионный ДТГ, мВт/мг ток10-9 А ток.10-10 А %/мин

1^=18 1^=44_

0,5 0

-0,5 -1

-1,5 -2

-2,5 3

-3,5

«о 5

: Y|' ^ T+J"C \ У. ТГ If-"*" 4 3 2 2 54

; 3 :J -----ч 1,5

11 l 1 3

}! ! а*

" Yl" ' j вМ"с 0 1 2

/I l 1 \ mtei+4 , 1 -1 -2 0,5 1

- loot V4 _ _ J \ -3

-4 0 0

200

400

800

1000

600

Температура, оС

Рис. 3. Результаты синхронного термического анализа смеси а-кварца с карбонатом натрия в воздушной атмосфере

ТГ, %

Ионный ток .10 , А

100

98

96

94

92

4,5

3,5

2,5

100

200

300

400

500 600 Температура, оС

700

800

900

Рис. 4. Результаты синхронного термического анализа смеси аморфного оксида кремния с карбонатом натрия (1) и смеси аморфного оксида кремния с карбонатом натрия и углеродом (2) в воздушной атмосфере

5

4

3

2

научно-технический и производственный журнал

Ы- ® май 2018 29

блюдается эндотермический эффект от плавления карбоната натрия, что было бы невозможно при наличии в системе силикатного расплава. Поэтому можно предположить, что, несмотря на очевидное взаимодействие карбоната натрия с а-кварцем при температуре, близкой к 744оС, образующаяся композиция остается в кристаллическом состоянии и поэтому не может быть использована для получения газонаполненных силикатов.

В отличие от кристаллического аморфный оксид кремния может образовывать силикаты пиропластич-ного типа при сравнительно невысокой температуре [16]. Для изучения процесса проведено термогравиметрическое исследование образцов на основе аморфного оксида кремния. Для этого смесь порошкового силикагеля с карбонатом натрия и такую же смесь с добавлением углерода нагревали со скоростью 20 K/мин до 1100оС в воздушной атмосфере. Полученные кривые ТГ и ионных токов представлены на рис. 4. Кривая ДСК не проказана на рисунке вследствие отсутствия термических эффектов для обоих образцов.

Оба образца медленно теряют массу без явных ступеней, что может быть объяснено медленным, но непрерывным взаимодействием оксида кремния с карбонатом натрия начиная с температуры удаления свободной воды. Соответственно и выделение углекислого газа (m/z=44) происходит без резких выбросов и становится более интенсивным выше 450—500оС. На общем вялом фоне выделения углекислого газа можно только отметить широкие пики газообразования при температуре 500—750оС. Именно этот температурный интервал представляет особый интерес с точки зрения синтеза газонаполненных силикатов. Измерения показывают, что в вышеуказанном температурном интервале образец аморфного оксида кремния с карбонатом натрия теряет 1,2 мас. %, а образец смеси аморфного оксида кремния с карбонатом натрия и углеродом — 2,4 мас. %. Очевидно, что количество выделяемого углекислого газа увеличивается при добавлении углерода в систему.

Кроме того, выделение оксида углерода (IV) происходит в сравнительно широком интервале температуры, что может быть объяснено частичным растворением углекислого газа в силикатном расплаве и хорошо согласуется с известными данными [17].

Как видно из результатов приведенного синхронного термического анализа, в случае применения сульфата натрия процесс газообразования в инертной атмосфере в присутствии восстановителя идет в температурном диапазоне 850—900оС, что выше температурного интервала синтеза пеностекла. В воздушной атмосфере все

Список литературы

1. Rasmussen S.C. How Glass Changed the World. Heidelberg: Springer Science & Business Media, 2012. 85 p.

2. Китайгородский И.И. Технология стекла. М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1961. 621 с.

3. Paul A. Chemistry of Glasses. Heidelberg: Springer Science & Business Media, 2012. 294 p.

4. Pinkas J. Chemistry of Silikates and Aluminosilikates // Ceramics-Silikaty. 2005. № 49. P. 287-298.

5. Бобкова Н.М., Трусова Е.Е. Строение сульфатсодер-жащих стекол и структурное состояние групп SO3 в них // Стекло и керамика. 2017. № 5. С. 7-11.

6. Демидович Б.К. Пеностекло. Минск: Наука и техника, 1975. 248 с.

7. Шилл Ф. Пеностекло (производство и применение). М.: Стройиздат, 1965. 308 с.

8. Минько Н.И., Биналиев И.М. Роль сульфата натрия в технологии стекла // Стекло и керамика. 2012. № 11. С. 3-8.

газообразование происходит в диапазоне температуры традиционной варки стекла, т. е. выше 1200оС. Однако вязкость расплава стекла для обеспечения устойчивого образования пены должна находиться в достаточно узком интервале 104—106 Пас [18]. В области низкой температуры высокая вязкость стекла препятствует расширению образующихся газов и образованию пены, а при температуре выше указанного интервала газы свободно покидают расплав, не вспенивая его. Поэтому решить задачу одностадийного получения газонаполненных стекол из оксида кремния и сульфата натрия не представляется возможным.

При использовании в качестве исходных компонентов карбоната натрия и кристаллического оксида кремния наблюдается газообразование при 744оС, а для аморфного оксида кремния температура газообразования снижается почти до 600оС. Поэтому процесс разложения карбоната натрия при образовании силиката может быть использован для одностадийного синтеза пеностекла, причем наиболее вероятно, что процесс пойдет с аморфным, а не с кристаллическим оксидом кремния вследствие низкой температуры синтеза, когда образующееся высоковязкое стекло препятствует удалению выделяющихся газов. Принципиальная возможность одностадийного синтеза ячеистых силикатов при использовании карбоната натрия описана в [19].

Дополнительным аргументом в пользу применения реакции разложения карбоната натрия для газообразования может служить сравнительно широкий интервал выделения диоксида углерода, что может быть связано с известным эффектом растворения газа в расплаве и что может способствовать эффективному образованию пены. Следует отметить, что в приведенном исследовании умышленно сделан упор на химические особенности процесса газообразования и не рассматриваются вопросы пиропластичной вязкости синтезируемого стекла.

В результате проведенной работы установлено, что одностадийный синтез пеностекла из оксида кремния и сульфата натрия невозможен вследствие протекания процесса в высокотемпературной области, где вязкость образующегося стекла не может обеспечить удержание газов. Предполагается, что силикатообразование из сульфата натрия происходит через промежуточное образование сульфита.

Установлено, что газообразование при синтезе силикатного стекла из карбоната натрия и оксида кремния аморфного типа принципиально может быть использовано для одностадийного вспенивания композиции и получения пеностекла.

References

1. Rasmussen S.C. How Glass Changed the World. Heidelberg: Springer Science & Business Media. 2012. 85 p.

2. Kitaygorodskiy I.I. Tekhnologiya stekla [The technology of glass]. Moscow: Stroymaterialy. 1961. 621 p.

3. Paul A. Chemistry of Glasses. Heidelberg: Springer Science & Business Media. 2012. 294 p.

4. Pinkas J. Chemistry of Silikates and Aluminosilikates. Ceramics-Silikaty. 2005. No. 49, pp. 287-298.

5. Bobkova N.M., Trusova E.E. Structure of the sulphate-containing glasses and a structural condition of the SO3 groups inside them. Steklo i keramika. 2017. No. 5, pp. 7-11. (In Russian).

6. Demidovich B.K. Penosteklo [Foamed glass]. Minsk: Nauka i tekhnika. 1975. 248 p.

7. Shill F. Penosteklo (proizvodstvo i primenenie) [Foamglass (production and application)]. Moscow: Stroiizdat. 1965. 308 p.

8. Min'ko N.I., Binaliev I.M. Sodium sulphate role in technology of glass. Steklo i keramika. 2012. No. 11, pp. 3-8. (In Russian).

30

научно-технический и производственный журнал

май 2018

jVJ ®

9. Volland S., Vereshchagin V. Cellular glass ceramic materials on the basis of zeolitic rock // Construction and Building Materials. 2012. Vol. 36. P. 940-946.

10. Souza M.T., Maia B.G.O., Teixeira L.B., de Olivei-ra K.G., Teixeira A.H.B., Novaes de Oliveira A.P.. Glass foams produced from glass bottles and eggshell wastes // Process Safety and Environmental Protection. 2017. Vol. 111. P. 60-64.

11. König J., Petersen R.R., Iversen N., Yue Y. Suppressing the effect of cullet composition on the formation and properties of foamed glass // Ceramics International. 2018. Vol. 44. Issue 8.

12. 0stergaard M.B., Petersen R.R., König Ja., Yu Y. Effect of alkali phosphate content on foaming of CRT panel glass using Mn3O4 and carbon as foaming agents // Journal of Non-Crystalline Solids. 2018. Vol. 482. P. 217-222.

13. Rincón A., Giacomello G., Pasetto M., Bernardo E. Novel "inorganic gel casting" process for the manufacturing of glass foams // Journal of the European Ceramic Society. 2017. Vol. 37. Issue 5. P. 2227-2234.

14. Кетов А.А. Использование стеклобоя и аморфных силикатов для получения пеностекла и силикатных пеноматериалов // Техника и технология силикатов. 2009. Т. 16. № 1. С. 27-31.

15. Вайсман Я.И., Кетов А.А., Кетов П.А. Получение вспененных материалов на основе синтезируемых силикатных стекол // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86. № 7. С. 1016-1021.

16. Казьмина О.В., Верещагин В.И., Семухин Б.С. Структура и прочность пеностеклокристаллических материалов из низкотемпературного стеклогранулята // Физика и химия стекла. 2011. Т. 37. № 4. С. 29-37.

17. Bourgue E., Richet P. The effects of dissolved CO2 on the density and viscosity of silicate melts: a preliminary study // Earth and Planetary Science Letters. 2001. Vol. 193. Issues 1-2. P. 57-68.

18. Petersen R.R., König Ja., Yue Y. The viscosity window of the silicate glass foam production // Journal of Non-Crystalline Solids. 2017. Vol. 456. P. 49-54.

19. Liao Yi-Ch., Huang Ch-Y. Glass foam from the mixture of reservoir sediment and Na2CO3 // Ceramics International. 2012. Vol. 38. Issue 5. P. 4415-4420.

9. Volland S., Vereshchagin V. Cellular glass ceramic materials on the basis of zeolitic rock. Construction and Building Materials. 2012. Vol. 36, pp. 940-946.

10. Souza M.T., Maia B.G.O., Teixeira L.B., de Oliveira K.G., Teixeira A.H.B., Novaes de Oliveira A.P.. Glass foams produced from glass bottles and eggshell wastes. Process Safety and Environmental Protection. 2017. Vol. 111, pp. 60-64.

11. König J., Petersen R.R., Iversen N., Yue Y. Suppressing the effect of cullet composition on the formation and properties of foamed glass. Ceramics International. 2018. Vol. 44. Issue 8.

12. 0stergaard M.B., Petersen R.R., König Ja., Yu Y. Effect of alkali phosphate content on foaming of CRT panel glass using Mn3O4 and carbon as foaming agent. Journal of Non-Crystalline Solids. 2018. Vol. 482, pp. 217-222.

13. Rincón A., Giacomello G., Pasetto M., Bernardo E. Novel "inorganic gel casting" process for the manufacturing of glass foams. Journal of the European Ceramic Society. 2017. Vol. 37. Issue 5, pp. 2227-2234.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14. Ketov A.A. Using of a cullet and amorphous silicates for receiving a foamglass and silicate foamed materials. Tekhnika i tekhnologiya silikatov. 2009. Vol. 16. No. 1, pp. 27-31. (In Russian).

15. Vaysman Ya.I., Ketov A.A., Ketov P.A. Receiving of foamed materials on the basis of synthesizable silicate glasses. Zhurnalprikladnoy khimii. 2013. Vol. 86. No. 7, pp. 1016-1021. (In Russian).

16. Kaz'mina O.V., Vereshchagin V.I., Semukhin B.S. Structure and durability of the foamed glass-crystal materials made from low-temperature glass granules. Fizika i khi-miya stekla. 2011. Vol. 37. No. 4, pp. 29-37. (In Russian).

17. Bourgue E., Richet P. The effects of dissolved CO2 on the density and viscosity of silicate melts: a preliminary study. Earth and Planetary Science Letters. 2001. Vol. 193. Issues 1-2, pp. 57-68.

18. Petersen R.R., König Ja., Yue Y. The viscosity window of the silicate glass foam production. Journal of Non-Crystalline Solids. 2017. Vol. 456, pp. 49-54.

19. Liao Yi-Ch., Huang Ch-Y. Glass foam from the mixture of reservoir sediment and Na2CO3. Ceramics International. 2012. Vol. 38. Issue 5, pp. 4415-4420.

20-21 сентября 2018 г.

Республика Беларусь г. Минск

Оргкомитет: 140050, Московская обл., п. Красково, ул. К. Маркса, д. 117, РГА Телефон: +7 8-916-501-36-56 E-mail: rga-service@mail.ru www.rosgips.ru

Российская гипсовая ассоциация Московский государственный строительный университет Научно-исследовательский институт строительной физики

Девятая Международная конференция

«Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий»

Тематика конференции:

технический прогресс в области гипсовых материалов и изделий (исследования, производство и применение) ангидритовые вяжущие

гипсовые материалы в малоэтажном строительстве привлекательность и механизмы инноваций в гипсовой отрасли современное оборудование для производства гипсовых вяжущих, материалов и изделий на их основе

лаборатории, менеджмент качества, экологический менеджмент и их роль в обеспечении качества и долговечности гипсовых материалов нормативно-техническая документация в соответствии с современными требованиями

обучение и переподготовка специалистов в области производства и применения гипсовых материалов и изделий

Генеральный информационный спонсор: журнал

СТРОИТЕЛЬНЫЕ

Материалы*

ый

j'^J ®

научно-технический и производственный журнал

май 2018

З1

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.